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ACADEMIE DE LA MARTINIQUE
14_Q38_Th1A2
BACCALAUREAT SERIE S
Épreuve orale de contrôle
SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE
Enseignement spécifique
La convergence lithosphérique : contexte de la formation des chaînes de montagnes
Au sein des Alpes, de nombreux indices attestent de la présence d’un ancien océan alpin, qui a
aujourd’hui disparu du fait de la mise en place d’une zone de subduction.
On cherche à comprendre comment débute le phénomène de subduction.
Matériel : logiciel sismolog (image d’un plan de Wadati Benioff)
Document 1 : Les conditions de l’équilibre de la lithosphère océanique sur l’asthénosphère
L’équilibre entre la lithosphère et l’asthénosphère sous-jacente dépend de la masse d’une
colonne de lithosphère océanique (ML) par rapport à la masse d’une colonne d’asthénosphère de
même hauteur et de même section (MA).
La densité de la croûte océanique est de 2,9, celle du manteau lithosphérique 3,3 et celle du
manteau asthénosphérique est de 3,25
Âge de la lithosphère océanique
10 Ma
20 Ma
30 Ma
40 Ma
50 Ma
Épaisseur de la croûte océanique (Km)
7
7
7
7
7
Epaisseur du manteau lithosphérique (Km)
22,09
34,14
43,39
51,19
58,05
M
L
93,19
132,96
163,49
189,23
211,86
M
A
94,54
133,71
166,29
189,12
211,41
Évolution des conditions d’équilibre de la lithosphère océanique sur l’asthénosphère
Document 2 : Qu’est ce qui fait plonger une plaque lithosphérique ?
Interview de Pierre Thomas géologue.
La lithosphère océanique est constituée de manteau refroidi (plus dense que l’asthénosphère
chaude) et de croûte (moins dense que le manteau, qu’il soit froid ou chaud). La lithosphère est
donc une plaque constituée d’un lest (manteau refroidi) surmonté d'un flotteur (la croûte). Le
flotteur garde une épaisseur constante tout au long de sa dérive, mais pas le lest. Plus la
lithosphère s’éloigne de la dorsale, plus elle perd de la chaleur puis le lest s’épaissit et s'alourdit.
Au bout d'un certain temps, le poids du lest devient théoriquement suffisant pour amorcer la
subduction, malgré le flotteur. Dans la nature, ce début d’enfoncement est souvent différé de
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plusieurs dizaines d’années car la flexion de la lithosphère, sa fracturation et la résistance
mécanique à l’amorce de la subduction et à l’enfoncement. Mais une fois la subduction amorcée,
tout s'emballe. Sous l'effet de l’augmentation de la pression, basaltes et gabbros se transforment
en éclogites, plus denses que le manteau (d = 3,4) et la croûte devient lest à son tour. En
conséquence, la densité de la lithosphère plongeante augmente encore. Dès que la lithosphère
s'est enfoncée, elle tracte ainsi le reste de la plaque lithosphérique : la subduction est entretenue.
Manuel scolaire SVT TS, Collection A DUCO, Ed BELIN
Consigne
À partir de vos connaissances, des informations extraites des documents fournis et du matériel
expérimental disponible, expliquez comment se met en place une zone de subduction.
Eléments de correction :
Exploitation des documents et du matériel expérimental
Document n°1
Plus l’âge de la lithosphère est importante, plus l’épaisseur du manteau lithosphérique augmente. L’épaisseur de la
croûte océanique reste quant à elle constante.
La masse de la colonne de lithosphère devient supérieure à celle de la colonne d’asthénosphère à 40 Ma.
La croûte océanique a une densité moins importante que le manteau. Le manteau lithosphérique a une densité
légèrement plus importante que celle du manteau asthénosphérique.
Document n°2
Plongement de la lithosphère océanique dans l’asthénosphère différé de plusieurs millions d’années (résistance de
l’asthénosphère, fracturation et flexion de la lithosphère)
Matériel expérimental
La présence de séismes de plus en plus profond lorsqu’on s’éloigne de la fosse océanique permet de mettre en
évidence le plongement de la lithosphère océanique dans l’asthénosphère (plan de Wadati Benioff)
Connaissances mobilisées
La lithosphère océanique est composée de la croûte océanique et du manteau lithosphérique.
Le principe d’isostasie énonce que la lithosphère repose en équilibre sur l’asthénosphère. Cet état d’équilibre est
réalisé tant que la masse d’une colonne de lithosphère océanique est inférieure à celle d’une colonne
d’asthénosphère de même hauteur et de même section.
Compétences
-
Raisonner à l'aide de calculs simples sur le lien entre âge de la lithosphère/densité/subduction.
-
Mettre en relation les données apportées par les documents, le matériel expérimental et les connaissances
personnelles
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-
Argumenter pour répondre à la question posée
Réponse à la problématique : Une zone de subduction correspond à un plongement de la lithosphère
océanique dans l’asthénosphère sous-jacente (plan de Wadati-Benioff)
Plus la lithosphère océanique s’éloigne de la dorsale, plus son épaisseur augmente. Toutefois seule
l’épaisseur du manteau lithosphérique augmente. Donc dans un premier temps (jusqu’à 40Ma), la densité
moyenne de la lithosphère océanique est inférieure à celle de l’asthénosphère. Puis lorsque la lithosphère
océanique atteint l’âge de 40Ma, sa densité devient supérieure à celle de l’asthénosphère provoquant son
plongement (rupture de l’équilibre isostasique).
Cependant le plongement de la lithosphère océanique dans l’asthénosphère peut être différé de plusieurs
millions d’années (résistance de l’asthénosphère, fracturation et flexion de la lithosphère océanique).
 Connaissances :
Connaissances partielles
Bonne maîtrise des
et/ou imparfaitement utilisées
connaissances
Pas
Mais remobilisées
Non remobilisées
avec dialogue
avec dialogue
7à4
3à1
10 à 8
de connaissances
0
Le dialogue avec l’examinateur permet l’ajustement du curseur dans chaque cas.
 Raisonnement :
Raisonnement rigoureux construit avec
tous les éléments scientifiques issus
des documents et/ou des
connaissances
Intégration totale
10 à 9
Raisonnement maladroit
Exploitation partielle des
Pas de raisonnement correctement
structuré
données dans le cadre d’un
raisonnement qui ne répond
Intégration
pas complètement au
partielle
problème posé
8à7
6à4
Prise en compte de
Aucun document
quelques
correctement pris
documents
en compte
3à1
0
Le dialogue avec l’examinateur permet l’ajustement du curseur dans chaque cas.